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Aus Raspberry Pi Geek 12/2018

Halloween-Gruselkabinett: Konstruktion und Aufbau (Seite 2)

Bei mechanischen Schaltern sehen wir als Resultat einen kleinen Lichtbogen; Halbleiterschaltelemente überleben diese Überspannung in der Regel nicht. Da die Spannungsspitze auch Einfluss auf die Betriebsspannung einer Schaltung hat, nehmen womöglich auch Bauteile Schaden, die mit dem eigentlichen Abschalten nichts zu tun haben.

Um diese Spannungsspitzen beim Abschalten von induktiven Lasten zu vermeiden, verbauen Sie immer eine Diode in Sperrrichtung parallel zur Last. Über diese baut sich der Strom, den die Spule erzeugt, ohne eine Spannungsspitze ab. Verwenden Sie also immer eine Freilaufdiode, wenn Sie induktive Lasten schalten.

Die Gruselgestalten

Im Folgenden beschreiben wir die einzelnen Kreaturen unserer Installation. Sie müssen nicht alle in Ihr Projekt integrieren – schon das Gespenst allein genügt, um den Kindern einen ordentlichen Schrecken einzujagen. Um den Spuk an das Alter der Kinder anzupassen, lassen sich bis auf den Kürbis alle Gruselgesellen per Fernbedienung aktivieren.

Die kleine Spinne gleitet an ihrem Faden nach unten und klettert danach wieder hinauf. Für die Bewegung sorgt ein Pneumatikzylinder mit 40 Zentimetern Hub. Ein umgekehrter Flaschenzug verlängert diesen Hub auf fast 160 Zentimeter. Bei einem solchen Flaschenzug hängt das Gewicht an der Stelle, an der man bei einem normalen Flaschenzug zieht.

Das bedeutet, dass man mehr Kraft aufbringen muss, um die Spinne zu bewegen. Das stellt für unsere Pneumatikzylinder aber kein Problem dar. Allerdings tauchte beim Testen eine andere Schwierigkeit auf: Die Spinne erwies sich als zu leicht, um die Reibung der Rollen am Flaschenzug zu überwinden. Daher musste sie etwas an Gewicht zunehmen: Nachdem wir zwei dicke Schrauben in ihrem Körper versteckt hatten, klappte alles wie erwartet.

Das Flaschenzugkonstrukt basiert auf Rollen von Fischertechnik (Abbildung 4). Um den Pneumatikzylinder mit den Fischertechnik-Komponenten zu verbinden, schneiden Sie einfach in einen Fischertechnik-Baustein FI-32064 [3] ein M6-Gewinde und verschrauben darin die Kolbenstange.

Abbildung 4: Der umgekehrte Flaschenzug, an dem die kleine Spinne hängt.

Abbildung 4: Der umgekehrte Flaschenzug, an dem die kleine Spinne hängt.

Das große Gespenst kennen Sie schon aus dem ersten Teil des Artikels. Als einzige Komponente ist es wegen seiner Größe nicht fest mit dem Rahmen verbunden. Nach dem Dekorieren könnte man die Gestalt auch für einen Dementor aus der Harry-Potter-Saga halten. Zu den wedelnden Armen bekommt es noch zwei große 10-mm-LEDs als Augen, die sich über einen eigenen digitalen Ausgang unabhängig von Sound und Bewegung ansteuern lassen. Der im Gespenst versteckte Soundgenerator sorgt für die passende akustische Kulisse.

Letztes Jahr musste der Autor sich in der Garage verstecken und den Nebel manuell auslösen; dieses Jahr übernimmt das die Steuerung automatisch. Wie beschrieben schalten wir einfach einen Relaisausgang des Pixtend parallel zum Originalschalter des Nebelgenerators. Damit sich Pixtend und Generator nicht gegenseitig beeinflussen, verwenden wir den Relaisausgang zur galvanischen Trennung.

Die große Spinne mit zwei 5-mm-LEDs als Augen (Abbildung 5) sitzt am Boden und lauert auf ein Opfer. Als Antrieb dient ein Pneumatikzylinder, der sie auf Knopfdruck vorschnellen lässt.

Abbildung 5: Die große Spinne lauert auf ein Opfer.

Abbildung 5: Die große Spinne lauert auf ein Opfer.

Der hier eingesetzte Kürbiskopf (Abbildung 6) besteht aus Styropor, was es etwas schwierig macht, ihn wie einen richtigen Kürbis auszuhöhlen. Daher bohren Sie nur zwei 10-mm-Löcher für die Augen, in die Sie LEDs einsetzen. Von unten schneiden Sie mit einer Lochsäge ein etwa 60 Millimeter großes Loch in den Kürbis, über das Sie ihn verdrahten.

Abbildung 6: Der Kürbis mit seinen leuchtenden Augen bildet quasi die Vorhut des Gruselkabinetts.

Abbildung 6: Der Kürbis mit seinen leuchtenden Augen bildet quasi die Vorhut des Gruselkabinetts.

Das kleine Gespenst [4] besteht aus Papier. Sie bringen es an einem langen Hebel an, damit es eine möglichst weite Strecke fliegt. Es versteckt sich anfangs hinter dem Gestell, um dann überraschend über die Köpfe der Kinder zu sausen. Ein doppelt wirkender Zylinder mit 20 Zentimeter Hub treibt es an, während des Flugs sorgt ein Soundmodul für ein schauriges Heulen.

Inbetriebnahme

Damit die Inbetriebnahme möglichst reibungsfrei läuft, drehen Sie als Erstes alle Drosseln komplett zu, damit sich kein Zylinder bewegt. Nun öffnen Sie nach und nach die Drosseln und beobachten, ob die Zylinder ein- oder ausfahren. Es sollten alle Zylinder einfahren. Fährt einer stattdessen aus, tauschen Sie die Pneumatikanschlüsse A und B.

Eine Ausnahme bildet hier die kleine Spinne: Mit ihrem 5/3-Ventil verharrt sie zunächst an ihrer Position. Die Pneumatikventile besitzen kleine Knöpfe, mit denen sie sich manuell auslösen lassen. Prüfen Sie zunächst, ob die Zylinder im ausgefahrenen Zustand nirgends anstoßen. Dabei stellen Sie auch gleich mit den Drosseln die Geschwindigkeiten der Zylinder passend ein.

Das Steuerprogramm

In diesem Projekt verwenden wir die Programmiersprache ST (Strukturierter Text). Im ersten Teil über das Pixtend V2 -L- finden Sie alle Grundlagen, die Sie benötigen, um das Programm in diesem Projekt zu verstehen. Listing 1 definiert alle Variablen und Funktionsbausteine. Der besseren Übersicht halber verwenden wir hier sehr kurze Namen.

Listing 1

 

VAR
  // init flag
  xInit     : BOOL;
  // Digital In
  RF_1      : BOOL;
  RF_2      : BOOL;
  RF_3      : BOOL;
  RF_4      : BOOL;
  RF_5      : BOOL;
  RF_6      : BOOL;
  // Digital Out
  GrGesp    : BOOL;
  KlGesp    : BOOL;
  GrSpi     : BOOL;
  KlSpiAuf  : BOOL;
  KlSpiAb   : BOOL;
  KuerAu    : BOOL;
  GrGespAu  : BOOL;
  GrSpiAu   : BOOL;
  // Relais Out
  Nebel     : BOOL;
  KlGespSo  : BOOL;
  GRGespSo  : BOOL;
  // Bausteine
  KlSpiFB1  : RS;
  KlSpiFB2  : TON;
  KlGespFB1 : RS;
  KlGespFB2 : TON;
  KlGespFB3 : TON;
  GrSpiFB1  : RS;
  GrSpiFB2  : TON;
  KuerFB1   : TON;
  GrGespFB1 : RS;
  GrGespFB2 : TON;
  GrGespFB3 : TON;
END_VAR

Listing 2 stellt das eigentliche Programm dar. Jede Gruselgestalt bekommt darin ein RS-Flipflop, um es zu aktivieren. Timer aktivieren nacheinander die Aktionen der einzelnen Elemente. Nach Ablauf des letzten Timers der Kette setzt das Programm das RS-Flipflop wieder zurück. Um Endschalter an den einzelnen Pneumatikzylindern zu sparen, arbeiten alle Bewegungen rein zeitgesteuert. Ein Youtube-Video [5] demonstriert den Ablauf des Aufbaus.

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